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As células de carga de impacto são usadas no cálculo de parâmetros importantes que caracterizam a deformação e a fratura de partículas individuais, incluindo a resistência, a energia específica de fratura e a rigidez de partícula. Nessa segunda parte do artigo, é analisada a influência da velocidade de impacto e do teor de umidade nas medidas. É demonstrado que as células de carga de impacto do LTM/COPPE permitem obter resultados consistentes de fratura de partículas em um intervalo amplo de tamanhos de interesse na cominuição. Impact load cells are used in calculating important parameters that characterize deformation and fracture behavior of individual particles, which include particle strength, particle fracture energy and particle stiffness. In this second part of the paper the influences of impact velocity and moisture content are analyzed. It is demonstrated that the impact load cells available at LTM/COPPE make it possible to obtain consistent particle fracture data over a wide range of sizes of interest in comminution.

Nas últimas décadas, tem crescido, de forma significativa, a utilização de informações fundamentais de fratura de partículas, na modelagem e simulação de processos de cominuição, na indústria. Entre os equipamentos utilizados, na avaliação do comportamento mecânico de partículas, se destaca a célula de carga de impacto. Ela é um híbrido entre o aparelho de queda de peso e a barra dividida de Hopkinson e permite a medida da curva força-deformação resultante do impacto de partículas individuais ou de leitos de partículas sob condições de carregamento rápido. Células de carga de impacto com diferentes diâmetros foram projetadas e construídas na COPPE/UFRJ, permitindo a caracterização da fratura de partículas dentro de um intervalo amplo de tamanhos e energias aplicadas. Essa primeira parte do artigo descreve o funcionamento do aparelho e a sua calibração, realizada a partir de princípios da propagação de ondas longitudinais em barras e da teoria de contatos de Hertz. In recent decades there has been a major growth in the application of fundamental particle fracture data to modeling and simulation of industrial comminution processes. Among the devices used in assessing the mechanical response of particles is the impact load cell. It is a hybrid between the drop weight apparatus and the split Hopkinson pressure bar, which allows measurement of the force-deformation response from the impact of single particles and particle beds. Impact load cells with different diameters have been designed and installed at COPPE/UFRJ, so that it is now possible to measure fracture characteristics of particles within a wide range of sizes and input energies. This first part of the paper describes the operation and calibration of the device, carried out from principles of the longitudinal wave propagation theory and the Hertz theory of contacts.

Submitted by Natasha Valladão (natashasilvaa4@gmail.com) on 2021-01-11T21:13:16Z No. of bitstreams: 1 LuannaCavalcantiRebecchiDeMoura.pdf: 3609606 bytes, checksum: cb17a0116e12556424b60253ecf2e726 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-11T21:13:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LuannaCavalcantiRebecchiDeMoura.pdf: 3609606 bytes, checksum: cb17a0116e12556424b60253ecf2e726 (MD5) Previous issue date: 2019-11 O rejeito gerado na separação magnética a seco com ímã de terras raras usada para beneficiamento de pó de pedra de rocha gnáissica para produção de areia de brita foi caracterizado por análises granulométricas, químicas e mineralógicas. Essa caracterização objetivou compreender melhor o rejeito e assim, realizar uma avaliação de dois potenciais usos: remineralizador e carga mineral em polímero. O potencial remineralizador foi ainda testado com solução extratora (Mehlich-1) para verificar quão disponível o K + poderia estar. Os resultados demonstram que o rejeito em estudo possui basicamente feldspatos, micas, quartzo e anfibólios. O material atingiu aos requisitos constantes na Instrução Normativa nº 05, 2016, para enquadramento como remineralizador, com a exceção de testes em casa de vegetação, ainda pendentes. A extração de Mehlich-1 após 480 h resultou em 3,95 kg de K+ /t de rejeito (11,4% do K + total contido). O estudo como carga foi realizando variando a granulometria e a quantidade de carga adicionada à matriz polimérica. Em relação à variação de granulometria (mantendo carga de 5%) os resultados apontaram que o rejeito “tal qual” teve bom desempenho quanto à absorção de ondas eletromagnéticas; resultados intermediários quanto à tenacidade do PEAD, sem impacto ao caráter isolante, densidade e temperatura de transição vítrea do PEAD. O melhor resultado de absorção de ondas eletromagnéticas chegou a 60% encontrado para o compósito contendo 5% de carga moída (-0,425+0,300 mm) (Poli02C-5). O aumento de carga (20%), entretanto, prejudicou o desempenho dos compósitos em todos os ensaios. Assim foi identificado potencial para aplicações do rejeito mineral em estudo tanto como remineralizador quanto como carga em polímeros, especialmente como material absorvedor. The characterization of waste originated in dry rare-earth magnetic separation used for processing of a gneiss rock for manufactured sand production included size, chemical and mineralogical analyses. In parallel, an assessment of two potential applications for this waste was carried out: slow release fertilizer and filler in polymers. The slow release fertilizer potential was simulated by extraction with the Mehlich-1 solution, to evaluate availability of free potash. The results show that the waste consisted predominantly of feldspar varieties, mica, quartz and amphibole group minerals. The material met all the requirements of Normative Instruction # 05 from 2016 for classification as slow release fertilizer, except for tests in the greenhouse, still pending. Availability of potassium by Mehlich-1 extraction after 480 h was 3.95 kg of K+ /t of magnetic waste powder (11.4% of total sample K + ). As filler in polymer, the study was performed by varying the particle size and amount of filler added to the polymer matrix. Regarding the particle size variation (5% added), results showed that the use of waste as received resulted in good absorption of electromagnetic waves, intermediate results for toughness, without impact on the isolated character, density or transition temperature of HDPE. Grinding this material (Poli02C-5) resulted in improvement in absorption performance (60% of absorption). Increased filler addition (20%), however, impaired polymer performance in all tests. Thus, the potential for applications of the mineral waste as slow release fertilizer and as functional extender in polymers with electromagnetic wave absorbing character, was demonstrated.

Submitted by Natasha Valladão (natashasilvaa4@gmail.com) on 2021-01-11T21:42:08Z No. of bitstreams: 1 RafaellaFernandaDeAlmeida.pdf: 2796502 bytes, checksum: 83dfcd6532763cbac2eee4c5892de07a (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-11T21:42:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RafaellaFernandaDeAlmeida.pdf: 2796502 bytes, checksum: 83dfcd6532763cbac2eee4c5892de07a (MD5) Previous issue date: 2019-09 O manuseio e transporte de pelotas verdes no interior da unidade de pelotamento pode causar degradação mecânica. Quando ocorre, essa degradação pode implicar em maior reciclo e retrabalho no circuito, podendo até prejudicar a qualidade do produto final após queima. A resistência mecânica de pelotas verdes deve ser suficiente para suportar essa etapa de manuseio. O presente trabalho tratou da produção de pelotas verdes em escala laboratorial, com o objetivo de estudar a influência do teor de bentonita nas características mecânicas de pelotas verdes, além do efeito de variáveis de manuseio na resistência mecânica: tamanho da pelota, altura de queda, superfície de impacto, ângulo de impacto, modo de aplicação dos esforços e velocidade de carregamento na quebra de pelotas verdes. O aumento do teor de bentonita resultou em aumento da resistência das pelotas ao impacto. Pelotas de tamanhos menores também apresentaram maior resistência à compressão e impactos de baixa magnitude. Pelotas apresentaram maior resistência quando submetidas a carregamento a taxas mais altas, bem como ao carregamento simples (queda) do que ao duplo (compressão). O aumento da energia de impacto, bem como da altura de queda, resultou no aumento da degradação das pelotas. Entretanto, observa-se que, para impactos com alturas superiores a 25 cm, que a altura total de queda foi a variável que definiu a proporção de pelotas fragmentadas, e não a altura usada em cada impacto. A fim de evidenciar o efeito do dano causado às pelotas verdes pelos impactos, pelotas intactas e previamente danificadas foram submetidas a queima, tendo sido demonstrado que a resistência das danificadas foi muito inferior àquela das intactas. Handling and transporting of green pellets inside the pelletizing unit may cause mechanical degradation. When this occurs, the degradation may lead to greater recycling and rework in the circuit, and may even have deleterious effect on the quality of the final product after firing. The mechanical strength of green pellets should be high enough to withstand this handling step. The present work dealt with the production of green pellets on a laboratory scale, aiming to study the influence of bentonite content on the mechanical characteristics of green pellets, as well as the effect of handling variables on mechanical strength: pellet size, drop height, impact surface, angle of impact, mode of application of forces and loading speed when breaking green pellets. Increasing the bentonite content resulted in increased pellet resistance to impact. Smaller sized pellets also showed higher compressive strength and low magnitude impacts. Pellets showed higher resistance when subjected to loading at higher rates, as well as to single loading (drop test) than to double loading (compression). Increased impact energy as well as drop height resulted in increased pellet degradation. However, it is observed that, for impacts with heights greater than 25 cm, that the total fall height was the variable that defined the proportion of fragmented pellets, not the height used in each impact. In order to evidence the effect of damage to green pellets by impacts, intact and previously damaged pellets were fired, and it was shown that the resistance of damaged pellets was much lower than that of intact pellets.

Submitted by Natasha Valladão (natashasilvaa4@gmail.com) on 2021-01-11T19:36:06Z No. of bitstreams: 1 HaylaMiceliTavaresBastosParreira.pdf: 4541654 bytes, checksum: 88ef9b8b49a4dd35333e0f3d3e8cd86a (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-11T19:36:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HaylaMiceliTavaresBastosParreira.pdf: 4541654 bytes, checksum: 88ef9b8b49a4dd35333e0f3d3e8cd86a (MD5) Previous issue date: 2019-09 Depois que uma usina de britagem é comissionada e está operando, existem boas oportunidades para aumentar a capacidade, o rendimento do produto e/ou reduzir seu consumo de energia. Tais modificações podem ser tão pequenas quanto mudanças no ajuste de britadores e em aberturas de tela de peneiras, que envolvem custo insignificante, ou maiores, como a introdução de correias transportadoras, polias magnéticas e sistemas de controle de toda a usina. O trabalho analisa a aplicação da simulação, inicialmente realizada em regime estacionário no software JKSimMet® comparando com simulação dinâmica realizada em plataforma Matlab-Simulink, em uma usina produtora de agregados no Rio de Janeiro. As diferentes plataformas de simulação foram usadas em cenários hipotéticos que incluíram mudanças no ajuste de britadores em diferentes estágios de britagem e aberturas de telas. O uso de simulação dinâmica permitiu abordar as limitações encontradas em simulações em regime estacionário, como a previsão dos desbalanços de fluxos mássicos e a previsão de paradas devido a problemas na usina. Para o caso da usina em questão, observou-se que aumentos moderados a substanciais poderiam ser alcançados na produtividade, sem alterar o número de horas de trabalho, a custos de energia específicos reduzidos. O trabalho também valida os modelos em Matlab-Simulink com base em modelos comparáveis em JKSimMet® , discutindo os benefícios da dinâmica em contraste com as simulações de estado estacionário deste tipo de circuitos. O trabalho aborda a necessidade da implementação de modelos que representem com fidedignidade o comportamento observado no dia-a-dia da operação de uma usina. After a crushing plant is commissioned and is operating, good opportunities often exist to increase capacity, product yield and/or reduce its energy consumption. Such modifications can be as small as changes in crusher setting and screen apertures, that involve negligible cost, or larger, such as introduction of conveyor belts, magnetic pulleys and plant-wide control systems. The work analyses the application of simulation, initially performed in steady-state in the JKSimMet® software comparing with the dynamic simulation performed in Matlab-Simulink platform, in a crushing plant producing aggregates in Rio de Janeiro. The different simulation platforms have been used in whatif scenarios that included changes in closed-side setting of crushers in different crushing stages and screen openings. The use of dynamic simulation allowed us to address the limitations found in steady state simulations, such as the prediction of mass flow imbalances and the prediction of shutdowns due to plant problems. For the case the plant in question, it was observed that moderate to substantial increases could be reached in throughput, without changing the number of working hours, at reduced specific energy costs. The work also validates the models in Matlab-Simulink on the basis of comparable models in JKSimMet® , discussing the benefits of dynamic in contrast to steady-state simulations of this type of circuits. The work addresses the need for the implementation of models that reliably represent the behavior observed in the day-to-day operation of a plant.

Submitted by Natasha Valladão (natashasilvaa4@gmail.com) on 2021-01-15T19:32:44Z No. of bitstreams: 1 FlavioPereiraAndre-min.pdf: 3112309 bytes, checksum: a7e0423b7e1866f4454d29a13420d87f (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-15T19:32:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FlavioPereiraAndre-min.pdf: 3112309 bytes, checksum: a7e0423b7e1866f4454d29a13420d87f (MD5) Previous issue date: 2019-08 O presente trabalho descreve um modelo empírico-fenomenológico que cobre todos os aspectos relevantes da quebra de partículas e foi implementado na plataforma comercial Rocky DEM, adotando um esquema de substituição de partículas para representar a fragmentação de partículas. O modelo descreve propriedades fundamentais de partículas minerais, como a distribuição de energia de fratura em uma população de partículas, o efeito de tamanho na probabilidade de quebra, o enfraquecimento de partículas devido a impactos repetidos e a relação entre energia e a distribuição de tamanho de fragmentos. Numa primeira fase, a verificação do modelo foi realizada comparando os resultados do modelo analítico previamente ajustado aos dados experimentais com as simulações de testes de quebra de partículas individuais. A análise de sensibilidade das simulações variando diferentes parâmetros relevantes também foi realizada. Posteriormente, o modelo de simulação foi validado através da comparação de seus resultados com experimentos de teste de impacto em leitos de partículas não confinados. A boa concordância demonstra o potencial do modelo para simular sistemas mais complexos nos quais as simulações do DEM devem incluir uma descrição efetiva da quebra. Por fim, o modelo foi utilizado para a simulação de um britador cônico em escala de laboratório e um britador de impacto de eixo horizontal em escala piloto. The present work describes a detailed empirical-phenomenological model that characterizes all relevant aspects of body breakage and has been implemented in the commercial DEM platform Rocky DEM, adopting a particle replacement scheme to represent particle fragmentation. The model describes fundamental properties of ore particles, such as the distribution of fracture energy among a population of particles, the size effect on breakage probability, the weakening of particles due to repeated stressing events and the relation between energy and fragment size distribution. At a first stage, the verification of the model has been carried out by comparing results from the analytical model previously fitted to experimental data with simulations of single particle breakage tests. Sensitivity analysis of simulations varying different relevant parameters has also been performed. Afterwards, the simulation model was validated by comparing its results to drop ball test experiments on unconfined particle beds. The good agreement demonstrates the potential of the model to simulate more complex systems in which DEM simulations must include an effective description of breakage. Finally, the model has been used to simulate a laboratory-scale cone crusher and a pilot-scale horizontal shaft impact crusher.

Submitted by Natasha Valladão (natashasilvaa4@gmail.com) on 2021-01-12T17:33:08Z No. of bitstreams: 1 LucianaPereiraAlves.pdf: 1818912 bytes, checksum: 0237df1fd604e02d43a7597c57fc2503 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-12T17:33:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LucianaPereiraAlves.pdf: 1818912 bytes, checksum: 0237df1fd604e02d43a7597c57fc2503 (MD5) Previous issue date: 2019-04 A deslamagem é uma forma de classificação de partículas minerais, a qual tem por objetivo a remoção de lamas para a preparação da polpa aos processos subsequentes de concentração. É item comum nas rotas de processamento mineral, sendo majoritariamente realizada em hidrociclones, cujo processo de separação é resultado do escoamento complexo do fluido e de sua interação com as partículas minerais. Quando se trata de partículas na faixa granulométrica da deslamagem, o desafio na sua descrição quantitativa é ainda maior. O trabalho trata do ajuste do modelo Narasimha-Mainza à deslamagem de minério de ferro itabirítico para a previsão da vazão volumétrica de polpa da alimentação, do tamanho de corte corrigido e do curto-circuito para o underflow. Para isso, realizaram-se testes de hidrociclonagem em usina piloto e industriais em ciclones KREBS de 2,7” e 4” de diâmetro operando sob uma variedade de condições. Na validação do modelo, observaram-se desvios, entre os valores previstos e medidos, inferiores a 34% para vazão de polpa da alimentação, inferiores a 22% para tamanho de corte corrigido e inferiores a 18% para curto-circuito para o underflow. Desliming is a method of classifying mineral particles, which aims at removal of slimes so as to prepare the slurry to downstream concentration processes. It is a common item in mineral processing flowsheets, being mostly carried out in hydrocyclones, in which separation is result of complex fluid flow and its interaction with the mineral particles. When dealing with particles contained in size ranges relevant to desliming, the challenge in describing the process is even greater. The work deals with the fitting of the Narasimha-Mainza model of classification in hydrocyclones to data from desliming an itabirite iron ore, for prediction of feed slurry flowrate, corrected cut size and short-circuit to the underflow. As such, tests were conducted at both pilot and industrial plants in KREBS 2.7” and 4” cyclones operating under a variety of conditions. In the validation of the model, deviations between the predicted and measured values were lower than 34% for feed slurry flowrate, less than 22% for corrected cut size and less than 18% for shortcircuit for underflow.

Submitted by Natasha Valladão (natashasilvaa4@gmail.com) on 2021-01-20T20:23:42Z No. of bitstreams: 1 JoseRaphaelOlegarioFranca-min.pdf: 3308094 bytes, checksum: 9a0b3b91a011e50b904afb0ef348fb2f (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-20T20:23:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoseRaphaelOlegarioFranca-min.pdf: 3308094 bytes, checksum: 9a0b3b91a011e50b904afb0ef348fb2f (MD5) Previous issue date: 2019-01 Em um depósito mineral, geralmente minérios se encontram com características variáveis, o que por sua vez afeta as etapas de processamento da usina quanto à sua eficiência e à sua produtividade. O presente trabalho foi concebido para investigar a variabilidade na etapa de cominuição de diferentes tipologias de minério de ferro da mina da Anglo American em Conceição do Mato Dentro (CMD). Para tal, foram realizadas as caracterizações da mineralogia, de quebra e de liberação das diferentes tipologias por meio de diversas técnicas de análise e ensaios de quebra. Os resultados mostraram diferentes comportamentos na cominuição dos minérios estudados e que, dependendo da dimensão das partículas (granulometria de britagem ou de moagem), tal comportamento pode mudar ou até mesmo se inverter. Dentre as características mais relevantes que influem na diferenciação e na cominuição das tipologias analisadas foram a presença de quartzo na forma sacaroidal, tamanho de grão e o arranjo entre os principais minerais do minério. A presença de quartzo na forma sacaroidal em teores próximos àqueles de minerais de ferro se mostrou relevante no comportamento da função quebra. Quando fraturados, os fragmentos reportam preferencialmente em faixas próximas ao seu tamanho de grão e praticamente liberados. O tamanho de grão, principalmente o de quartzo, foi uma característica que aparentemente definiu a competência à moagem das amostras. Por fim, o tamanho de grão e a forma do arranjo entre os minerais foram determinantes para a liberação dos minerais. In a mineral deposit, ore are known with variable characteristics, which affects the processing stages of the manufacturing in terms of their efficiency and productivity. The present work was designed to investigate the variability in comminution stage of different iron ore typologies from the Anglo American mine in Conceição do Mato Dentro CMD. For this purpose, the characterization of the mineralogy of the breakage and the liberation of the different samples were carried out using different analysis techniques and breakage tests. The results showed different behavior in the comminution of the studied ores and it depends on the size of the particles (crushing or milling). Hence, this behavior can change or invert. The presence of quartz in the saccharide form, grain size and the arrangement of main minerals of the ore were the most relevant characteristics which influence the differentiation and the comminution of the analyzed typologies. The presence of quartz in the saccharoidal form in levels close to the iron minerals was shown to be relevant on behavior of the breakage function. After breakage, the fragments will be preferentially in the ranges close to their grain size and practically liberated. The grain size, mainly for quartz, was the main characteristic for the grinding competence of the samples. Finally, the grain size and the shape of the arrangement among minerals were determinant for minerals liberation.

Submitted by Daniele Fonseca (daniele@ct.ufrj.br) on 2020-08-15T12:29:48Z No. of bitstreams: 1 MarianaBurrowesMoreiraGuimaraes-min (1).pdf: 1380400 bytes, checksum: 494dfd0cfc48f0887544fd4494fc8212 (MD5) Made available in DSpace on 2020-08-15T12:29:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MarianaBurrowesMoreiraGuimaraes-min (1).pdf: 1380400 bytes, checksum: 494dfd0cfc48f0887544fd4494fc8212 (MD5) Previous issue date: 2018-07 Com o objetivo de verificar e assegurar a integridade estrutural de componentes industriais, curvas de probabilidade de detecção (POD) são usualmente utilizadas para quantificar a confiabilidade de um ensaio não destrutivo (END). Dada sua natureza estocástica, curvas POD são dependentes do fenômeno físico que rege a técnica de END e de fatores probabilísticos como os parâmetros de incerteza, que requerem a um intervalo de confiança específico. Para tanto, é necessário grande número de dados experimentais, além de um sofisticado controle de tamanho de defeitos e suas localizações em um corpo de prova, o que pode ser um processo dispendioso. Curvas POD simuladas têm o potencial para reduzir esses custos e reduzem a necessidade de tantos dados experimentais. A dissertação valida curvas POD simuladas usando o software CIVA comparando-as com curvas experimentais provenientes de inspeções por técnicas ultrassônicas automatizadas em tubos do tipo API 5L X-65. Além disso, mostra como calibrar as simulações computacionais revelando os parâmetros virtuais mais significantes. Concluindo, a dissertação ainda testa a calibração anterior em um subconjunto de dados experimentais de diferente configuração de inspeção, demonstrando que tal transferência quando feita por simulação necessita de estudos complementares para ser melhor compreendida. In order to verify and ensure the structural integrity of industrial components, probability of detection curves (POD) are often used to quantify the reliability of a particular nondestructive testing (NDT) technique. Given their stochastic nature, POD curves are dependent not only on the physical phenomena that governs the NDT technique but also on other factors, known as uncertainty parameters (UP), which leads to a normally requested 95% confidence level. Therefore, to satisfy a 95% confidence level, it is necessary to gather a large number volume of experimental data, besides a sophisticated control of sizing and location of defects in a test piece, which is very costly. It is already well stablished that Model-Assisted POD (MAPOD) have the potential to reduce those costs by generating data through numerical modelling, leading to a prediction of the POD curve using, many times, computer simulation in the process. This study demonstrates how simulations can be optimized, shedding light on the most significant parameters that result in better agreement between simulated and real POD curves. Further, it validates simulated POD curves using the software CIVA by comparing them to industrial ultrasonic inspections on API 5L X-65 pipes. Finally, using a different subset of experimental data, demonstrates the difficulty on transferring optimized fitting.

Submitted by Moreno Barros (moreno@ct.ufrj.br) on 2020-03-05T15:19:47Z No. of bitstreams: 1 AmandaPereiraVieira.pdf: 9622661 bytes, checksum: a79bc323cf3c38448a9c3fea9fde5155 (MD5) Made available in DSpace on 2020-03-05T15:19:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AmandaPereiraVieira.pdf: 9622661 bytes, checksum: a79bc323cf3c38448a9c3fea9fde5155 (MD5) Previous issue date: 2018-03 Estudos apontam que a estrutura celular da cinza da casca de arroz (CCA) é capaz de reter água em seu interior, reduzindo a auto dessecação de concretos. Entretanto, não são apontados quais seriam o tamanho mediano (D50) de partícula e o teor de substituição ideais para reduzir a retração autógena, e se diferentes teores de carbono residual presentes na CCA influenciam nesses resultados. Para o presente estudo, foram produzidos concretos de classe de resistência à compressão de 65 MPa e duas etapas de pesquisa estabelecidas. Na primeira etapa, avaliou-se a influência do D50 e do teor de substituição por meio de um desenho de experimentos 22 com um ponto central. Foram selecionados teores de substituição de 8 a 12%, com D50 variando de 7 a 20 μm. Um concreto sem adição e outro com sílica ativa foram utilizados como referências. Na segunda etapa do estudo, avaliou-se a influência de teores de carbono iguais a 0,5, 6 e 12% na retração autógena do concreto contendo 12% de CCA com D50 igual a 20 μm. O resultado da análise fatorial indicou que para reduzir a retração autógena duas situações foram possíveis: (i) partículas ultrafinas devem ser usadas em teores baixos de substituição; (ii) cinzas com D50 maior que 14 μm podem substituir o cimento em teores maiores. O concreto com CCA 20 μm com 12% foi considerado como ótimo por apresentar maior teor de substituição. Ao comparar este resultado de retração com os obtidos para os concretos de referência, concluiu-se que, a CCA 20 μm foi capaz de mitigar a retração autógena dos concretos. Os estudos de caracterização da cinza e a medida do teor da umidade relativa interna dos concretos indicaram que o volume de mesoporos da CCA foi fundamental para reter água em seu interior e diminuir a autodessecação. Some studies have attributed to the porous morphology structure of the rice husk ash (RHA) its capacity to retain water and reduce the self-desiccation of concrete. However, the ideal particle size (D50) and the cement partial replacement level to reduce autogenous shrinkage are not well specified, and also if the different residual carbon contents present in the RHA can affect these results. In this study, a 65 MPacompressive strength concrete was produced aiming the study of autogenous shrinkage. For this, two experimental stages were established. In the first stage, the influence of D50 and cement replacement by RHA was evaluated through a 22 -factorial design with a central point. The cement replacement levels varying from 8 to 12% and D50 ranging from 7 to 20 μm were selected. A concrete without mineral admixture and another with silica fume were used as references. In the second stage, the influence of 0.5, 6 and 12% of loss on ignition on RHA on autogenous shrinkage of concrete containing was evaluated. The results indicated two conditions for reducing concrete autogenous shrinkage: (i) ultrafine particles should be used at low replacement levels; (ii) ashes with D50 greater than 14 μm could replace the cement at high contents. The concrete with 12% of 20 μm-RHA was considered the optimal since this mixture presented the higher replacement content. The significant decrease in concrete self-desiccation was due to the pore structure of the 20 μm-RHA, especially the volume of mesopores.

Submitted by Aglair Aguiar (aglair@ct.ufrj.br) on 2019-05-29T13:19:00Z No. of bitstreams: 1 878692.pdf: 1932747 bytes, checksum: f922e949a08aace0353732cbc498ecba (MD5) Made available in DSpace on 2019-05-29T13:19:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 878692.pdf: 1932747 bytes, checksum: f922e949a08aace0353732cbc498ecba (MD5) Previous issue date: 2017-08 A degradação de pelotas de minério de ferro ocorre, principalmente, devido o processo de manuseio e transporte da planta de pelotização até o pátio dos clientes. O desenvolvimento e aplicação de modelos que preveem a degradação em diversos estágios de manuseio e para diferentes níveis de qualidade do produto proporciona melhores condições para adequar a qualidade das pelotas produzidas ao circuito de manuseio e transporte do cliente. O presente trabalho realizou um aprimoramento do modelo de previsibilidade com o desenvolvimento do modelamento da altura de queda durante o carregamento nos navio e o desenvolvimento e validação de um novo equipamento de análise de quebra superficial e volumétrica de pelotas. Após isso, foi feito uma análise de sensibilidade no modelo e um estudo de caso através de simulação de manuseio desde a unidade de pelotização até o pátio do cliente. Este trabalho mostrou o potencial da aplicação do modelo de previsibilidade da degradação em escala industrial. Degradation of iron ore pellets occurs mainly due to the process of handling and transportation from the pelletizing plant until the customers. The development and application of mathematical models that predict for degradation at any stages of handling and for different levels of product quality contributes to better conditions to match the quality of the pellets produced to the customer handling and transportation circuit. The present work accomplished an improvement of the model of predictability with the development of the modeling of the height of fall during ship loading and the development and validation of a new equipment of analysis of surface breaking and volumetric of the pellets. After this, a sensitivity analysis was done on the mathematical model and a case study was performed through handling simulation from the pelletizing until the customer. This work showed the potential of the application of the degradation predictability model in industrial scale.

Submitted by Aglair Aguiar (aglair@ct.ufrj.br) on 2019-04-17T16:21:51Z No. of bitstreams: 1 871929.pdf: 5854732 bytes, checksum: ba9718f1fa7b98b9c3731595c10aeb96 (MD5) Made available in DSpace on 2019-04-17T16:21:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 871929.pdf: 5854732 bytes, checksum: ba9718f1fa7b98b9c3731595c10aeb96 (MD5) Previous issue date: 2017-08 Neste trabalho foram estudados um dos microprocessos de cominuição usando três modelos de quebra de partículas dentro do ambiente de simulação DEM: O modelo de ligação de elementos – BPM, o modelo de elementos tetraédricos – FBM e o modelo de substituição de elementos – PRM. Tais modelos foram calibrados com na base da energia média de fratura de partículas individuais. Foram evidenciados o potencial e as limitações destas ferramentas para descrever a quebra por impacto de partículas em leitos não confinados, a qual é a condição de aplicação de esforços encontrada em moinhos de bolas. Em geral, o BPM apresentou alta resolução na descrição da massa quebrada e do raio de captura de partículas no leito. No entanto, a fraca aderência da distribuição de tamanhos à experimental mostra a necessidade de melhorar o modelo. O PRM mostrou algum potencial na descrição da massa quebrada e captura de partículas, e boa aderência com a distribuição de tamanhos experimental. O FBM demonstrou potencial na descrição da probabilidade de fratura de partículas e o parâmetro t10, embora, de forma não simultânea. Aliás, neste último ainda mostrou algum potencial na descrição da massa quebrada e captura de partículas, embora fraca capacidade de descrever as distribuições de tamanhos experimentais. In this work one of the comminution microprocesses were studied using three particle breakage models within the DEM simulation environment: The Bonded Particle Model – BPM, the Fast Breakage Model - FBM, and the Particle Replacement Model – PRM. Such models were calibrated on the basis of the median fracture energy of individual particles. The potential of these tools to describe comminution was demonstrated through validation using virtual experiments of impact breakage of unconfined particle beds. They showed that the BPM presents higher resolution in the description of effects as the broken mass and particle capture radius on the bed. However, the poor adherence between experimental and simulated product size distribution suggest the need to improve the model to obtain a better representation of this effect. The PRM demonstrated some potential in the description of broken mass and particle capture, and higher adherence between experimental and simulated product size distribution. The FBM demonstrated potential in the description of both the breakage probability and the t10 parameter of particles, but in a non-simultaneous way. The latter also demonstrated some potential in the description of broken mass and particle capture, and poor resolution in the description of experimental product size distributions.

Submitted by Aglair Aguiar (aglair@ct.ufrj.br) on 2019-05-27T13:52:55Z No. of bitstreams: 1 878400.pdf: 1942352 bytes, checksum: 66e9e07136fecf4d965dfe08f9c656e0 (MD5) Made available in DSpace on 2019-05-27T13:52:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 878400.pdf: 1942352 bytes, checksum: 66e9e07136fecf4d965dfe08f9c656e0 (MD5) Previous issue date: 2017-07 O presente trabalho estuda, através de simulações por Métodos de Elementos Discretos, a classificação de pelotas verdes em peneiras de rolos. Para tal, as propriedades individuais e a granel das pelotas verdes são determinadas em ensaios físicos para calibração e validação por comparação com dados industriais de modelos de contato que reproduzam com verossimilhança o movimento destes sólidos. De acordo com os resultados, o modelo JKR foi o que melhor se adequa para as interações de pelotas úmidas de baixa resistência entre elas e a superfície dos rolos. Simulações exploratórias avaliaram a sensibilidade do modelo à diferentes condições operacionais. A aplicação de metodologia e análise de experimentos permitiram o entendimento e amplitude da influência das principais variáveis de controle de processo. Com base nos resultados, propostas de otimização foram elaboradas e simuladas indicando perspectivas positivas. A peneira duplo deck em operação e o um novo projeto de peneira segregadora foram testados. Os resultados para a nova proposta demonstraramse promissores: melhor eficiência e maior fração de vazios para o leito de pelotas no carro de grelha. The present work studies the classification of green pellets in roller screens using the Discrete Element Method. For this, the individual and bulk properties of the green pellets are determined in physical tests for calibration and validation by comparison with industrial data of contact models that reproduce with verisimilitude the movement of these solids. According to the results, the JKR model was the one that best fitted the interactions of low resistance moist pellets among themselves and rolls surface. Exploratory simulations evaluated the sensitivity of the model to different operating conditions. The application of the methodology of design and analysis of experiments made possible the understanding of the main process control variables amplitude of influence. Based on the results, optimization proposals were elaborated and simulated indicating positive perspectives. The double deck screen in operation and a new segregator double deck design were tested. The results for the new proposal have shown to be promising: better efficiency and higher voidage fraction of the bed of pellets in the grid car.

Submitted by Aglair Aguiar (aglair@ct.ufrj.br) on 2019-09-02T16:01:48Z No. of bitstreams: 1 876931.pdf: 3337388 bytes, checksum: 9926681205e52b3123920465e2ddc1b1 (MD5) Made available in DSpace on 2019-09-02T16:01:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 876931.pdf: 3337388 bytes, checksum: 9926681205e52b3123920465e2ddc1b1 (MD5) Previous issue date: 2017-05 O benefício do uso de partículas ultrafinas e nanopartículas na síntese de materiais tem sido demostrado, por exemplo, nas indústrias cerâmica e química, mas pouco se sabe sobre a influência do tamanho de partículas de adições minerais no desempenho de pastas para cimentação de poços petrolíferos. Assim, este trabalho avaliou o efeito da incorporação de diferentes adições minerais (quartzo, quartzo ultrafino, sílica ativa, nanossílica, metacaulim e metacaulim ultrafino) em pastas de cimento Portland. O quartzo e o metacaulim ultrafinos foram produzidos em laboratório por meio de moagem de alta energia, enquanto as demais adições minerais utilizadas foram produtos comerciais. Foram avaliadas as propriedades físicas, bem como o comportamento nos estados fresco e endurecido de pastas de cimento contendo 2,5% em massa de adições minerais como substitutos do cimento, além de realizados estudos de hidratação. Observou-se que as adições minerais ultrafinas (exceção ao QZ2) e nanométrica aumentaram a resistência a compressão a poucas idades das pastas, além de refinar a estrutura de poros, modificando a quantidade e os tipos de produtos de hidratação. O metacaulim ultrafino apresentou comportamento comparável ao da sílica ativa, apesar de ter sido influenciado pelo dispersante HMPNa, nas primeiras horas de hidratação. Contudo, a nanossílica apresentou-se mais reativa que as demais adições minerais. The benefit of using ultrafine and nanometer size particles in the synthesis of materials has been demonstrated in various industries (ceramics, chemistry, among others); however, relatively little is known about the influence of particle size of mineral additives on the performance of pastes for oil well cementing applications. This work aims at the incorporation of quartz, ultrafine quartz, silica fume, nano-silica, metakaolin and ultrafine metakaolin on petroleum well cementing pastes with 2.5% cement replacement. Ultrafine mineral additives, quartz and metakaolin, were obtained in the laboratory by means of high energy grinding, whereas the other additives were commercial. Fresh and hardened properties of the pastes were assessed, as well as their physical properties, besides hydration studies. It was observed that ultrafine (with the exception of QZ2) and nanometer size additions increased the compressive strength at early ages, besides refining the porous structure, modifying the quantity and types of hydration products. The ultrafine metakaolin presented similar behavior to that of silica fume, in spite of the effect of the dispersant (HMPNa) in the early hydration times. Nevertheless, nanossílica demonstrated to be more reactive that all other mineral additions.